Урок «Изменение уровня жидкости в сосуде» Авторы-составители: Н.В. Ларионова, к.п.н., учитель физики высшей категории; В.С.Ларионов, у

Содержание

Слайд 2

ЗАДАЧА

В цилиндрическом сосуде с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень

ЗАДАЧА В цилиндрическом сосуде с водой плавает кусок льда. Изменится ли уровень
воды в сосуде, если лёд растает?

?

Слайд 3

ЦЕЛЬ УРОКА

Изучить 2 способа решения задач об изменении уровня жидкости в сосуде.
Сформулировать

ЦЕЛЬ УРОКА Изучить 2 способа решения задач об изменении уровня жидкости в
алгоритмы решения.

ЦЕЛЬ УРОКА

Слайд 4

2 СПОСОБА
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

через объёмы

через давление на дно

2 СПОСОБА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ через объёмы через давление на дно

Слайд 5

АНАЛИЗ

V0 – первоначальный объём жидкости в сосуде,
V1 – «добавочный» объём,
V2 – «добавочный»

АНАЛИЗ V0 – первоначальный объём жидкости в сосуде, V1 – «добавочный» объём,
объём после некоторых манипуляций с содержимым сосуда,
S – площадь дна сосуда,
h0, h1, h2 – уровни жидкости в сосуде.

V0+V1=Sh1

V0+V2=Sh2

Слайд 6

Запишем условие плавания для кусочка льда:
Fа = Fт.
Воспользуемся законом

Запишем условие плавания для кусочка льда: Fа = Fт. Воспользуемся законом Архимеда:
Архимеда:
ρжgVв.ж = mлg,
где mл – масса льда, Vв.ж (V1) – объём вытесненной жидкости.
3. Откуда
Vв.ж = mл/ρж.
4. После таяния льда объём воды в сосуде увеличился на ΔV (V2)
ΔV= mл/ρж.
(Очевидно, что масса талой воды равна массе льда.)
5. Откуда следует, что
Vв.ж. = ΔV,
т.е. h1 = h2 .

РЕШЕНИЕ

Слайд 7

ОТВЕТ:

Уровень воды в сосуде не изменится.

ОТВЕТ: Уровень воды в сосуде не изменится.

Слайд 8

Записать условие плавания тела:
Fт =Fа . (1)
Воспользоваться законом Архимеда:
Fа= ρжgVв.ж.

Записать условие плавания тела: Fт =Fа . (1) Воспользоваться законом Архимеда: Fа=
(2)
Используя уравнения (1) и (2) и расписав Fт выразить объём вытеснённой жидкости Vв.ж. (V1)
Рассчитать на сколько измениться уровень воды в сосуде по сравнению с изначальным (до погружения тела в воду) после таяния льда (или других действий): ΔV (V2) .
Сравнить Vв.ж. (V1) с ΔV (V2) и сформулировать ответ.

АЛГОРИТМ решения задачи через объёмы

Слайд 9

2 СПОСОБА
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

через объёмы

через давление на дно

Fт =Fа
Fа= ρжgVв.ж
V1
V2
V1 ?

2 СПОСОБА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ через объёмы через давление на дно Fт =Fа
V2

Слайд 10

h1

h2

С одной стороны, силу давления на дно в 1-ом и во 2-ом

h1 h2 С одной стороны, силу давления на дно в 1-ом и
случаях можно выразить следующим образом
Fд1 = (mл+М)g, Fд2 = (mв+М)g,
где mл – масса льда, M – первоначальная масса воды в стакане без льда, mв – масса воды, образовавшейся после таяния льда.
Т.к. mл = mв , то Fд1 = Fд2 .
2. С другой стороны:
Fд1 = p1S = ρgh1S, Fд2 = p2S = ρgh2S.
3. Т.к. Fд1 = Fд2 , то h1= h2.

РЕШЕНИЕ

Слайд 11

ОТВЕТ:

Уровень воды в сосуде не изменится.

ОТВЕТ: Уровень воды в сосуде не изменится.

Слайд 12

Содержимое сосуда не изменилось, поэтому не изменилась и сила давления на дно

Содержимое сосуда не изменилось, поэтому не изменилась и сила давления на дно
сосуда:
Fд1 =Fд2 . (1)
Выразить Fд1 и Fд2, воспользовавшись определительной формулой давления p= Fд/S и формулой гидростатического давления p=ρgh:
Fд1 = …, Fд2=… (2)
Из уравнений (1) и (2) выразить высоты h1 и h2 и сравнить.

АЛГОРИТМ решения задачи через давление на дно сосуда

Слайд 13

2 СПОСОБА
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

через объёмы

через давление на дно

Fт =Fа
Fа= ρжgVв.ж
Vв.ж.
ΔV.

2 СПОСОБА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ через объёмы через давление на дно Fт =Fа
Vв.ж. ? ΔV

Fд1 =Fд2 .
p= Fд/S Fд1 = …
p=ρgh Fд2=…
(1) и (2) → h1 ? h2

Слайд 14

через объёмы

через давление на дно

Fт =Fа
Fа= ρжgVв.ж
V1
V2
V1 ? V2

Fд1 =Fд2 .

через объёмы через давление на дно Fт =Fа Fа= ρжgVв.ж V1 V2

p= Fд/S Fд1 = …
p=ρgh Fд2=…
(1) и (2) → h1 ? h2

Алгоритмы

Изучить 2 способа решения задач об изменении уровня жидкости в сосуде.
Сформулировать алгоритмы решения.

ЗАДАЧИ УРОКА

Слайд 15

В цилиндрическом сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырёк

В цилиндрическом сосуде с водой плавает кусок льда, в котором находится пузырёк
воздуха. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лёд растает?
В цилиндрическом сосуде с водой плавает кусок льда с вмёрзшим в него стальным шариком. Изменится ли уровень воды в сосуде, если лёд растает?
В цилиндрическом сосуде на поверхности воды плавает стальная кастрюля. Изменится ли уровень воды в сосуде, если кастрюлю утопить?
В небольшом бассейне плавает лодка. Как изменится уровень воды в бассейне, если лежащий на дне лодки камень бросили в воду?
В небольшом бассейне плавает полузатопленная лодка, причём уровень воды в лодке совпадает с уровнем воды в бассейне. Из лодки зачерпнули ведро воды и вылили в бассейн. Как изменился уровень воды в бассейне?

КЛЮЧЕВЫЕ ЗАДАЧИ